CN107102726A - 一种基于ar的学前教育系统 - Google Patents

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武晓勇
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/02—Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip

Abstract

本发明涉及一种基于AR的学前教育系统，包括以下步骤：采集，获取用于学前教学的现实场景信息；匹配，基于现实场景信息，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息；同步，获取人体动作信息，同步人体动作信息与AR教学信息，形成互动影像信息；显示，投射互动影像信息。该基于AR的学前教育系统，基于现实场景信息，发出匹配指令，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息，并且同步人体动作信息与AR教学信息后显示出来，教学信息体现完整，教学效果好。

Description

一种基于AR的学前教育系统
技术领域
本发明涉及学前教育技术领域，特别是涉及一种基于AR的学前教育系统。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。
目前，AR技术已经逐渐进入人们的生活中，在商业领域、军事领域、工业领域、医疗领域、历史文化领域、纸媒行业和娱乐等领域均有不同程度的应用。随着AR技术的不断发展，教育领域的一些专家和研究人员开始尝试将该技术引入教学领域，探索该技术对教学的作用。2012年NMC《地平线报告》将AR技术认定为一项与教学和创造性探究高度相关的新兴技术，并将会被广泛应用于教育领域。而学前教育阶段，是孩子认识世界的开始，AR技术支持下的幼儿园有声环境创设，使虚拟教学环境与现实教学环境相结合，让孩子既能感受到在高技术产品魅力，又能更直观、全面、系统的感知事物，这将是未来幼教行业发展的必然趋势。
将AR技术应用的学前教育领域，需要AR技术可以支持幼儿园有声环境创设，才能为幼儿提供虚实结合的情景化环境，推动幼儿自主探究和动手操作能力。但是目前AR技术的现实场景结合虚拟场景时容易出现不匹配的现象，从而导致教学信息体现不完整，影响教学质量。
发明内容
基于此，有必要针对现实场景结合虚拟场景时容易出现不匹配的现象的问题，提供一种基于AR的学前教育系统。
一种基于AR的学前教育系统，包括以下步骤：
采集，获取用于学前教学的现实场景信息；
匹配，基于所述现实场景信息，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息；
同步，获取人体动作信息，同步所述人体动作信息与所述AR教学信息，形成互动影像信息；
显示，投射所述互动影像信息。
在其中一个实施例中，所述采集步骤，通过摄像装置采集学前教学的环境数据。
在其中一个实施例中，所述现实场景信息为教学场地信息。
在其中一个实施例中，所述虚拟场景信息为教学方案信息。
上述基于AR的学前教育系统，基于现实场景信息，发出匹配指令，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息，并且同步人体动作信息与AR教学信息后显示出来，教学信息体现完整，教学效果好。
附图说明
图1为其中一个实施例的基于AR的学前教育系统的流程图；
图2为其中一个实施例的采集步骤的流程图；
图3为其中一个实施例的匹配步骤的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
一种基于AR的学前教育系统，包括以下步骤：采集，获取用于学前教学的现实场景信息。匹配，基于现实场景信息，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息。同步，获取人体动作信息，同步人体动作信息与AR教学信息，形成互动影像信息。显示，投射互动影像信息。
上述基于AR的学前教育系统，基于现实场景信息，发出匹配指令，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息，并且同步人体动作信息与AR教学信息后显示出来，教学信息体现完整，教学效果好。
例如，采集步骤S110：采集，获取用于学前教学的现实场景信息。
具体的：采集步骤，应用于摄像装置。采集步骤通过摄像装置采集学前教学的环境数据。例如，摄像装置包块数据采集模块，采集数据模块为从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个数据接口。例如，数据采集模块包括：边沿控制单元，用于产生同步控制信号；同步单元，用于根据同步控制信号采集图像数据；输出单元，用于输出同步单元所采集的图像数据；位置状态单元，用于根据现实场景的位置信息对同步单元所采集的图像数据进行区域选择，并将区域选择后的数据输出给输出单元；位置技术单元，用于向位置状态单元提供位置信息。即采集步骤包括：S111：获取边沿控制信号；S112：根据边沿控制信号采集图像数据；S113：获取现实场景的位置信息，据位置信息对图像数据进行区域选择，并将区域选择后的数据输出图像数据。这样的采集方法步骤少，流程简单，采集速度快，并且具有通过位置信息可以采集的更加精准。例如，现实场景信息为教学场地信息。例如，教学场地信息包括幼儿园环境创设的墙壁场景设计、故事情节、基本动画和视觉效果。例如，摄像装置为手机或者平板电脑，手机或者平板电脑用于将现实场景信息通过WIFI或4G或蓝牙传输到处理终端。
例如，匹配步骤S120：匹配，基于现实场景信息，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息。
具体的：例如，通过AR内容服务端预设所述虚拟场景信息。例如，所述虚拟场景信息为教学方案信息。例如，基于现实场景信息，通过处理终端接收现实场景信息。例如，处理终端与AR内容服务端连接。例如，处理终端接收到虚拟场景信息后，发送匹配指令至AR内容服务端，AR内容服务端根据匹配指令对预设的虚拟场景信息进行筛选和匹配。例如，根据现实场景信息中的时间信息、天气信息和光照信息，对虚拟场景信息进行时间信息、天气信息和光照信息同步处理。例如，AR内容服务端内预设有滤镜，滤镜同步现实场景信息的时间信息、天气信息和光照信息。
例如，如下表：表1为其中一实施例的匹配步骤。
表1
例如，如下表：表2为其中一实施例的匹配步骤。
表2
例如，同步步骤S130：同步，获取人体动作信息，同步人体动作信息与AR教学信息，形成互动影像信息。
具体的：通过体感识别器获取人体动作信息。体感识别器，包括：信息感知模块、信号接收模块、存储模块和处理模块，该处理模块分别与存储模块、信号接收模块和提示模块相连，用于根据信号接收模块接收到的实际动作信息生成相应的人体动作信息，即实际动作图像信息。例如，所述摄像装置为手机或者平板电脑，手机或者平板电脑用于将人体动作信息通过WIFI或4G或蓝牙传输到处理终端。处理终端接收人体动作信息后，对AR教学信息与人体动作信息进行同步处理。
例如，显示步骤S140：显示，投射互动影像信息。
具体的：通过终端显示屏投射互动影像信息。例如，终端显示屏为大型投影仪。例如，终端显示屏为液晶显示屏。
在其中一个实施例中，所述匹配步骤S120包括以下步骤：
步骤S121：获取图像，用于获取虚拟场景信息。
具体的：通过图像获取模块获取图像。例如，摄像装置内包括图像获取模块。
步骤S122：识别场景，用于识别虚拟场景信息所包含的特征景物，确定虚拟场景信息中是否包含特征景物。
具体的：通过场景识别模块识别虚拟场景信息所包含的特征景物，确定虚拟场景信息中是否包含特征景物。例如，摄像装置内包括场景识别模块。
步骤S123：处理景物，用于若所述虚拟场景信息中包含特征景物，则对所述虚拟场景信息包含的特征进行AR匹配处理。
具体的：例如，摄像装置内包括景物处理模块。
在其中一个实施例中，同步步骤S130还包括以下步骤：
通过拟化模块将人体动作信息虚拟化。拟化模块设置于处理终端与AR内容服务端之间。
例如，基于人体动作信息，通过拟化模块获取匹配饰品。例如，获取用户手指动作信息；根据用户手指动作信息发出提取预设的戒指指令；提取AR内容服务端预设的戒指；匹配预设的戒指到用户手指上，以使预设的戒指跟随手指一起动作。这样，根据场景需要，为用户的肢体更换不同风格的装饰，现实场景信息和虚拟场景信息匹配效果好，以使现实场息和虚拟场景衔接较为紧密。
例如，基于人体动作信息，通过拟化模块将人体动作信息转变成虚拟物动作信息。例如，获取用户手的动作后，拟华模块发出提取模拟皮肤或特效图像的指令，将AR内容服务端预设的模拟皮肤或特效图像匹配到用户手中，以使用户手虚拟成具有动作的恐龙爪或者具有火焰效果。这样，根据场景需要，为用户的肢体虚拟成不同风格的动态肢体，现实场景信息和虚拟场景信息匹配效果好，以使现实场息和虚拟场景衔接较为紧密。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于AR的学前教育系统，其特征在于，包括以下步骤：
采集，获取用于学前教学的现实场景信息；
匹配，基于所述现实场景信息，获取相匹配的虚拟场景信息，形成AR教学信息；
同步，获取人体动作信息，同步所述人体动作信息与所述AR教学信息，形成互动影像信息；
显示，投射所述互动影像信息。
2.根据权利要求1所述的基于AR的学前教育系统，其特征在于，所述采集步骤，通过摄像装置采集学前教学的环境数据。
3.根据权利要求1所述的基于AR的学前教育系统，其特征在于，所述现实场景信息为教学场地信息。
4.根据权利要求1所述的基于AR的学前教育系统，其特征在于，所述虚拟场景信息为教学方案信息。
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